高温陶瓷窑炉烟气熔盐相变蓄热特性及其换热管结构优化

摘要

目前，陶瓷窑炉中高温烟气余热的回收利用技术相对匮乏，在间歇式生产方式下，烟气余热错时空利用所需的高温蓄热技术是亟待解决的瓶颈问题。基于此，本文引入熔盐蓄热技术，实现间歇式陶瓷窑炉中高温烟气余热回收、储存和错时空利用，建立了高温烟气熔盐蓄热过程的数学物理模型，利用数值模拟方法揭示了高温烟气熔盐相变蓄热特性及热量传递规律，系统分析了换热管的数量、间距与形状对熔盐储热罐中熔盐相变蓄热过程的影响。结果表明：增加换热管数量能够显著提升熔盐的熔化速度，所需时间最多减少62%，但换热管布置过密会导致局部热量传导不均，降低整体熔化效率。换热管间距对熔盐熔化的影响显著，不同间距模型熔化时间最大相差7%，间距的排布应兼顾内外区域导热平衡。采用圆台形状换热管，对熔盐的温度分布和相变规律产生了一定影响，不同模型间熔化时间最大缩短10.6%。与传统圆柱形换热管相比，圆台形换热管在保证换热效率的同时，优化了熔盐流动路径，熔化时间减少7.7%。

关键词

熔盐相变 / 传热强化 / 余热利用 / 数值模拟 / 热传递优化

基金资助

国家自然科学基金(52306089); 江西省重大科技研发专项(20214ABC28W003); 江西省自然科学基金(20232BAB2040 55,20224BAB214055); 江西省赣鄱俊才支持计划—青年科技人才托举项目(2023QT13); 景德镇市社会发展项目(20224SF005-05)